被修飾的這些東西,具有“只讀”的特點。在編譯的過程中,一旦我們的代碼試圖去改變這些東西,編譯器就應該給出錯誤提示。
盡可能使用const,將幫助我們避免很多錯誤,提高程序正確率。
在C/C++中,常見 const 用法有以下幾種:
一、const 變量
debugLevel = logLevel; = ;
main( argc, * debugInfo debug_const1; debug_not_const.debugLevel = debug_not_const.line = debugInfo debug_const2 = debug_const2.debugLevel = ; debug_const2.line = ; }
在C中,const 結構體變量表示結構體中任何數據域均不允許改變,且需要另一個結構體變量進行初始化。在C++中,struct與class除了默認訪問權限之外,並無本質區別。在下一節進行討論。
二、const 類對象
const類對象指的是,此類對象不應該被改變。
~C SetDebugLevel( debugLevel) { m_debugLevel = PrintDebugLevel() { cout << PrintDebugLevel_const() { cout << m_debugLevel;}; main( argc, *= ; debug.SetDebugLevel(); debug.PrintDebugLevel(); debug.PrintDebugLevel_const();
不能改變 const 類對象的任何成員變量,這一點比較好理解,因為 const 本身就帶有不可改變變量取值(內部狀態)的含義。為何const 類成員不能調用非const成員函數呢?我們將在 第九節“const 成員函數” 進行探討。在C++中,struct和class沒有明顯差別,不再贅述。
三、指向 const 變量的指針
指向 const 變量的指針,指的是一個指針,其中保存著一個 const 變量的地址。
debugLevel = logLevel = *p = &= &logLevel; *p = ;
在 *p = 10, 這一句,編譯器是通過“指針的類型”(const int *)還是通過其“指向變量的類型”(const int )來判斷只讀的呢?我們可以通過下面這個小程序來求證一下:
debugLevel = ; logLevel = ; * * p = &logLevel; q = (*)&debugLevel; *q = ; *p = ;
通過10、11行程序的編譯結果,我們可以看出,如果指針的類型為“指向const變量的指針”,即使其指向的內容是非const變量,也無法通過這個指針改變數據內容。反之,如果指針的類型是“指向非const變量的指針”,即使指向的是const變量,也可以通過這個指針改變const變量的內容(稍後討論這一點)。所以,編譯器是通過 “指針的類型” 來判斷是否只讀的。
12 printf(, *, &, q);
從上邊的說明,我們可以想象,debugLevel的值,被我們通過指針改變了,所以輸出應該是:
debugLevel = *q = = =
但是,事實上,這個結果是!
debugLevel = *q = debugLevel address = =
乍一看,好像同一個地址的東西,采用變量名訪問和采用指針訪問,得到的結果竟然不一樣。其實,之所以產生這種結果,是由於在編譯器變異的過程中,對 const 變量的訪問進行了優化。編譯器將 const 變量直接替換為對應的內容。也就是說,在編譯的過程中 :
printf("debugLevel = %d\n", debugLevel);
這個語句,被直接替換成了:
printf("debugLevel = %d\n", 10);
所以,才產生了上邊的現象。當然,這種替換不一定會發生,跟編譯器和優化等級相關。
上文已經提到了,C++建議使用 const 全局變量來替換一般常量的宏定義。通過這個例子可以看出,使用 const 全局變量之後,由於編譯器會替換其為具體內容,所以在程序實際運行中,並不會產生一次變量訪問,也就使得 const 全局變量和宏定義具有相同的執行效率。同時,使用 const 全局變量,可以讓編譯器幫助我們進行變量類型檢查,提高正確率。
指針也是變量的一種,所以自然有 const 類型指針。
四、const 指針
const指針指的是,一個指針本身經過 const 修飾,自身內容(指針指向)不應該發生改變。
logLevel = logId = * p = & * q; *p = ; p = &logId
指針也是一種變量,只不過其內容保存的是地址而已。所以const指針的內容不能改變,也即是它的指向不能改變。
const指針和指向const變量的指針,在寫法上容易使人混淆。給大家介紹一種我自己用著比較順手的區分方法:
再比如,const int * p 可以這樣解讀:
1、const int (* p):變量p是一個指針。
2、(const int) (* p):(const與就近的 int 結合)這個指針指向 const int 型變量。
所以,const int * p 是一個指向 const 整形變量的指針。
采用這個方法,相信大家可以自己分辨 int const * p的含義了。
所以允許像 const int const *p; 這種寫法。在分析這種“錯誤”的寫法時,只要把重復修飾的const忽略即可。
五、指向 const 變量的 const 指針
這種情況是 const 指針和 指向 const 變量的指針的結合,相信大家已經能夠自己分析,不再贅述。
六、const 變量作為函數參數
在函數調用的過程中,函數的參數是建立在函數的棧上的變量。既然是變量,就可以通過 const 進行修飾。
OutputInt_const( a = ; printf( OutputInt_not_const( a = ; printf( OutputInt_p_const( * *a = ; printf(, * OutputInt_p_not_const( * *a = printf(, * main( argc, * logLevel = debugLevel = OutputInt_p_const(& OutputInt_p_const(& OutputInt_p_not_const(& OutputInt_p_not_const(&debugLevel); }
為什麼對於指針參數的要求特殊?其實我們可以仔細想一下 const 在修飾參數時的作用。
首先,函數參數是函數內部可見的一個變量。。對於傳進來的參數,在外邊究竟是什麼樣子的,函數內部並不關心。所以,函數 void OutputInt_const( const int a ) 並不會在意傳入的參數在main函數中是否是只讀的。它只會在函數內部,將入參當作只讀變量處理。
既然 const 修飾函數參數時,不會限制入參是否為只讀,為什麼 OutputInt_p_not_const( * * 的調用方式有區別呢(見44、45行)?
。所以,只要調用時傳入的參數不是一個指向只讀整形數的指針,就會發生類型不匹配。在示例41行的調用中,使用一個 int * 來調用 OutputInt_p_const 函數,發生類型不匹配,但是 int * 可以隱式轉換為 const int *,所以此處調用可以成功。但在45行中,采用 const int * 來調用需要 int * 的 OutputInt_p_not_const 函數,發生類型不匹配, const int * 不能夠隱式轉換為 int *,所以此處調用失敗。
七、const 返回值
const 型的返回值,指的是函數的返回值為一個 const 變量。
#include <> & SetVersion_const( & versionInfo = & SetVersion_not_const( & versionInfo = main( argc, * SetVersion_const(versionInfo) = ; SetVersion_not_const(versionInfo) = ; }
引用是一個對象的別名,相當於 const 指針,其指向一經確定,就不能改變了。而 const 引用,則相當於指向 const 變量的 const 指針,其指向和指向的內容均不允許改變。所以在函數返回 const 引用時,即便對象本身不是 const 的。在本例中,versionInfo 在 main 函數中不是const的。SetVersion_const 函數返回了一個指向 versionInfo 的 const 引用,不能通過此引用,對 versionInfo 進行修改。
為什麼會出現這種現象?相信大家都能理解了。請參考 指向 const 變量指針 的相關內容。
八、const 成員變量
const 成員變量指的是類中的成員變量為只讀,不能夠被修改(包括在類外部和類內部)。
~ CDebugModule::m_debugInfo = ; : m_debugLevel() CDebugModule::~ main( argc, * debugModule.m_debugLevel = ; CDebugModule::m_debugInfo = ; }
類對象的實例化過程可以理解為包含以下步驟:首先,開辟整個類對象的內存空間。之後,根據類成員情況,分配各個成員變量的內存空間,並通過構造函數的初始化列表進行初始化。最後,執行構造函數中的代碼。由於 const 成員變量必須在定義(分配內存空間)時,就進行初始化。所以需要在夠在函數的初始化列表中初始化。
靜態成員變量並不屬於某個類對象,而是整個類共有的。靜態成員變量可以不依附於某個實例化後的類對象進行訪問。那麼,(否則,只有實例化至少一個對象,才能訪問靜態成員)。所以,靜態成員變量不能夠由構造函數進行內存分配,而應該在類外部單獨定義,在實例化任何對象之前,就開辟好空間。又由於 const 成員變量 必須初始化,所以靜態成員變量必須在定義的時候就初始化。
九、const 成員函數
const成員函數指的是,此函數不應該修改任何成員變量。
~ m_debugLevel_not_mutable; mutable m_debugLevel_mutable; SetDebugLevel_not_const( debugLevel); SetDebugLevel_const( debugLevel) ; CDebugModule::SetDebugLevel_not_const( m_debugLevel_not_mutable = m_debugLevel_mutable = CDebugModule::SetDebugLevel_const( debugLevel) m_debugLevel_not_mutable = debugLevel; m_debugLevel_mutable = debugLevel; main( argc, * debugModule.SetDebugLevel_not_const( debugModule.SetDebugLevel_const( }
在成員函數調用的過程中,都有一個 (可能通過棧,也可能通過CPU寄存器)。這個this指針,(這樣,成員函數才能找到成員變量的地址,從而對其進行操作)。
。也就是說,在const成員函數內部,。通過第二節的探討,相信大家已經能夠明白,為什麼const成員函數不能修改任何成員變量了。
。一般成員函數要求的this指針(別忘了this指針也是一個參數)為:指向對象的const指針。所以此處發生了參數不匹配,無法進行調用。而 const 成員函數要求的this指針,恰恰是 指向const對象的const指針。所以依然能夠調用。
十、總結